80 2. Ünite ATOM ve PERİYODİK SİSTEM 1. Atom Kavramının Tarihsel Gelişimi...................................................................................28 2. Atomun İç Yapısını Anlamaya Yönelik Bilimsel Çalışmalar .............................................32 3. Bohr Atom Modeli .............................................................................................................41 Konu Değerlendirme Testi - 1 ...................................................................................... 43 4. Periyodik Sistem ve Özellikleri .........................................................................................45 5. Modern Periyodik Sistem ..................................................................................................47 6. Elementlerin Sınıflandırılması ..........................................................................................53 7. Bazı Gruplar ve Özellikleri ................................................................................................56 Konu Değerlendirme Testi - 2 ........................................................................................ 60 8. Periyodik Özelliklerin Değişimi ........................................................................................62 Konu Değerlendirme Testi - 3 ......................................................................................... 69 27 Atom Kavramının Tarihsel Gelişimi 81 Yunan filozof Democritus tüm maddelerin bölünemez anlamına gelen atomlardan (atomos) oluştuğunu öne sürdü. Ancak Plato ve Aristo bu fikri benimsememişlerdir. 84 Dalton Atom Kuramı Tüm maddelerin en küçük yapı taşı atomdur. Atomlar bölünemez, yok edilemez ve yapılamaz. Eksiklik: Radyoaktif olaylarda atomlar parçalanır. Bu durum atomdan daha küçük parçaların var olduğunu gösterir. Bir elementin bütün atomları özdeş olup boyut ve kütleleri aynıdır. Ancak bir elementin atomları diğer elementin atomlarından farklı kütle ve özelliklere sahiptir. Democritus (M.Ö. 500) 1908 yılında İngiliz bilim adamı John Dalton atomların nasıl davrandıklarını açıklamaya yönelik çalışmalar yapmıştır. Eksiklik: İzotopların varlığı bir elementin tüm atomlarının özdeş olmadığını ispatlamıştır. Bileşikler oluşurken, elementler basit tam sayılar şeklinde birleşir. H Dalton (1808) H 2 hidrojen atomu + H 1 oksijen atomu H 1 su molekülü Kütlenin Korunumu Yasası (Lavoisier Yasası) 1774 yılında Fransız A. Lavoisier tarafından geliştirilen bu yasaya göre, kimyasal tepkimelerde toplam kütle her zaman korunur. Lavoisier (1743-1794) Bir kimyasal tepkimede madde yoktan var edilemez ve varken de yok edilemez. Örnek 1 1,5 gram X ile 0,6 gram Y nin tepkimesinden 0,5 gram Z ve bir miktar R maddesi oluşuyor. Buna göre, oluşan R maddesinin kütlesini hesaplayınız. Çözüm 1 Kimyasal tepkimelerde, girenlerin ve ürünlerin kütleleri eşit olmalıdır. X + Y Z + R m 1,5 g 0,5 g 0,6 g S atomu 1,5 + 0,6 = 0,5 + m m = 1,6 g R SO2 molekülü O2 molekülü Girenler Ürünler animasyon 28 ATOM ve PERİYODİK SİSTEM 85 87 Sabit Oranlar Yasası (Joseph Proust) 1799 yılında Fransız Joseph Proust tarafından geliştirilen bu yasaya göre, bir bileşiği oluşturan elementlerin kütleleri arasında basit tam sayılarla ifade edilebilen sabit bir oran vardır. Örnek 2 CuO bileşiğinde kütlece birleşme oranı mCu mO = 4 dır. 1 Buna göre 32 gram bakırın tümünün tepkimeye girmesi için harcanan oksijen miktarı ve oluşan CuO miktarı kaçtır? J. Proust (1754 - 1826) Suyun tüm örneklerinde iki hidrojen atomu (2 gram), bir oksijen (16 gram) atomu ile birleşmiştir. su Çözüm 2 Cu + 1/2O2 4g 32 g CuO 1g ?=8g 5g ? = 40 g Bu nedenle suyun bütün örnekleri kütle olarak 1/ 8 oranında Hidrojen ve Oksijen içerir. animasyon Örnek 3 Çözüm 3 Bileşik kütlesi (g) Grafikten; Fe2O3 de 40 7 g 11,2 g 10 7 28 Fe kütlesi (g) Demir (Fe) ve oksijen (O2) den oluşmuş bileşiğin (Fe2O3) kütlesi ile demir (Fe) kütlesi değişimi yukarıdaki grafikte verilmiştir. Buna göre, • 11,2 gram Fe ile 5 gram O2 den en fazla kaç gram Fe2O3 elde edilir? • Hangi elementten kaç gram artar? 29 Fe Fe mFe mO 7 dir. 3 3 g O2 ile tepkime verirse, Xg X = 4,8 gram O2 Buna göre, 5 – 4,8 = 0,2 g O2 artar. Bu durumda 11,2 + 4,8 = 16 g Fe2O3 (demir - III - oksit) oluşur. 88 91 Katlı Oranlar Yasası (John Dalton) İki farklı element birden fazla bileşik oluşturduğunda, birinin sabit miktarına karşılık diğerinin değişen miktarları arasında basit ve tam sayılar ile ifade edilebilen bir oran vardır. John Dalton (1766-1844) N ve O atomları arasında oluşan NO, NO2 ve N2O bileşikleri arasında N miktarları sabit iken birleşen oksijen miktarları sırasıyla 2 : 4 : 1 olabilir. (N = 14, O = 16) Örnek 4 I. SO2 – SO3 II. C3H4 – C4H10 III. NO2 – N2O5 IV. HCIO3 – HCIO4 V. C3H6 – C5H10 Yukarıda verilen bileşik çiftlerinden hangilerine katlı oranlar yasası uygulanabilir? Bileşikler arasında katlı orandan bahsedebilmek için; iki tür element ile H2SO4 arasında katlı oran Sadece olmalıdır. H2SO3 yoktur . aynı elementlerden oluşmalıdır. H2S ile H2O arasında katlı oran yoktur. Bileşikler farklı olmalıdır. Basit formüller aynı ise (C2H4 ve C3H6 gibi...) bileşikler arasında katlı oran yoktur . Bileşiklerin basit formülleri Çözüm 4 IV. maddede verilen bileşiklerde üç tür element olduğundan ve V. maddede verilen bileşiklerin basit formülleri aynı olduğundan katlı oranlar yasasına uymazlar. I. II. ve III. maddede verilen bileşikler ise katlı oranlar yasasına uyar. Örnek 5 Örnek 6 1. bileşik : CH4 Bileşik kütlesi (gram) 2. bileşik : C5Hn Aynı miktar C ile bileşen 1. bileşikteki hidrojen kütlesinin 2. bileşikteki hidrojen kütlesine oranı 2 dir. X ve Y elementlerinden oluşan iki bileşiğin kütlelerinin, X kütlelerine göre değişimi yandaki grafikte verilmiştir. I 23 II 22 Buna göre, n kaçtır? Çözüm 5 5 7CH4A 1 7C5HnA 7C5H20A 0 7 2 1 Çözüm 6 7C5HnA n = 10 X kütlesi (gram) 1. bileşiğin formülü XY2 ise 2. bileşiğin formülü nedir? 1. bileşik 20 n 14 X Y Formül 7 16 XY2 2. bileşik 14 X için 30 7 8 1 ? = XnY m Y için 14 n n = 2 16 2 8 m m = 1 Formül X2Y ATOM ve PERİYODİK SİSTEM 92 95 Birleşen Hacim Oranları Yasası (Gay-Lussac Kanunu) Aynı sıcaklık ve basınçta gerçekleşen gazlar arasındaki kimyasal tepkimelerde, girenlerin ve ürünlerin hacimleri arasında basit tam sayılı oranlar vardır. Bu tepkimelerde molekül sayılarının oranı hacimlerin oranına eşittir. Gay - Lussac Örnek 7 2CO(g) + O2(g) → 2CO2(g) tepkimesine göre, aynı sıcaklık ve basınçta 600 dm3 CO(g) ile kaç dm3 O2(g) reaksiyona girer ve aynı şekilde kaç dm3 CO2(g) oluşur? Çözüm 7 Denkleme göre basınç ve sıcaklık sabit iken (aynı koşullarda) • + • 3 H2(g) + N2(g) 2NH3(g) nCO VCO 2 600 nO VO 2 1 VO nCO VCO 2 600 nCO VCO 2 VCO 2 2 2 VO = 300 dm3 VCO = 600 dm3 2 2 2 2 Avogadro Hipotezi Örnek 8 Aynı koşullarda 1 hacim Xm gazı ile 3 hacim Yn gazının artansız reaksiyonundan 2 hacim XY3 gazı oluşuyor. Buna göre, n ve m kaçtır? Çözüm 8 Xm(g) + 3Yn(g) → 2XY3(g) denkleminden, m = 2, n = 2 olmalıdır. Dalton atom modeli birleşen hacim oranları kanununu izah edemeyince Avogadro çeşitli teoriler ileri sürmüştür. Bu teoriye göre, Y2 Y2 X2 1L Y2 3L 1 azot atomu + 1 oksijen atomu → 2 azot monoksit tepkimesi Dalton'a göre olanaksızdı. Dalton Atom Teorisi'yle gazların 1 : 1 oranında birleşmesinden oluşan tepkimeler açıklanabilir. Ancak 1 : 2, 1 : 3 gibi oranlarda birleşme tepkimeleri açıklanamaz. Amedeo Avogadro gaz haldeki bazı elementlerin tahmin edildiği gibi tek atomlu değil birden fazla sayıda atomun birleşmesi ile oluşan moleküllerden meydana geldiği fikrini ortaya attı. Bu fikirle " Eşit hacimler eşit sayıda tanecikler " görüşü doğrulanmış oluyordu. XY3 2L XY3 Aynı sıcaklık ve basınçta, hacimleri aynı olan farklı gazlar aynı sayıda molekül içerir. Bazı atomlar moleküler halde bulunmalıdır. (H2, O2, ...) 31 Atomun İç Yapısını Anlamaya Yönelik Bilimsel Çalışmalar 96 99 Atomun Bölünebilirliği 1. Sürtünme ile Elektriklenme Dalton'un öne sürdüğü "atomlar bölünmez küreciklerdir" fikri filozofların "atom kavramı" tanımı ile bağdaşmaktaydı. Ancak atomun bölünemeyeceği yargısı çeşitli gözlem ve deneylerle geçerliliğini yitirmiştir. Örneğin elektroliz ve sürtünme ile elektriklenme olayları atomun bölünebilirliğini göstermektedir. Gözlem: Birbirine sürtülen maddeler elektrik yükü kazanır. Varsayım: Bölünmez atom elektrikçe yüksüzdür. Çünkü atomlardan oluşan madde yüksüzdür. Tahmin: Atom içerisinde atomdan daha küçük yüklü tanecikler bulunmalıdır. Deney: Cam çubuk ipek kumaşa sürtülünce cam pozitif , ipek negatif yükle yüklenir. nötr cam çubuk + – + – Ancak bu bir varsayım atomun bölünebilirliği açıklamada yetersiz kalmaktadır. İki farklı olayla bunu görelim. + cam çubuk (+) çubuk kumaşa elektrikle yüklendi. sürtülüyor. + + – + – + + – + – + – + – + nötr ipek kumaş – – – + + – – – ipek kumaş (–) elektrikle yüklendi. Sonuç: Atom yapısında farklı elektrik yükü taşıyan değişik iki türde atom altı tanecik bulunmalıdır. animasyon Örnek 9 2. Elektroliz Gözlem: Saf su elektroliz edildiğinde hidrojen ve oksijen gazları elde edilir. Deney: Saf su içinde NaF ve Na2SO4 gibi iyonik bir madde çözülüp çözelti içinden elektrik akımı geçirilirse hidrojen ve oksijen gazları elde edilir. Açığa çıkan gaz miktarı verilen elektrik akımına bağlıdır. Güç kaynağı + – Anot Katot Cu(NO3)2 çözeltisi NO3– Cu2+ Sonuç: Elektroliz olayında, elektrik akımı sayesinde çözeltideki iyonlara bir şeyler eklenir veya onlardan bir şeyler ayrılır. Başka bir ifadeyle atomdan bir şeyler ayrılır veya atoma eklenir. Suyun elektrolizi ile ilgili olarak, I. Yalnız oksijen gazı elde edilir. II. Hidrojen ve oksijen elementlerine ayrışır. III. Açığa çıkan hidrojen gazının hacmi ile devreden geçen yük miktarı arasında doğru orantı vardır. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız II B) I ve II D) II ve III C) I ve III E) I, II ve III Çözüm 9 Su elektroliz sonucunda hidrojen ve oksijen elementlerine ayrışır. Katotta hidrojen gazı oluşur. Oluşan hidrojen gazının hacmi ile devreden geçen yük miktarı arasında doğru orantı vardır. animasyon 32 ATOM ve PERİYODİK SİSTEM 100 103 Atom Altı Tanecikler Atom küresel bir yapıya sahiptir ve yapısında • pozitif (+) yüklü proton • negatif (–) yüklü elektron • yüksüz nötron bulunur. Proton ve nötronlar atomun çekirdeğinde yer alır. Elektronlar çekirdekten belirli uzaklıklarda katmanlarda hareket ederler.. ✱ Proton ve nötronun kütlesi hemen hemen birbirine eşittir. Elektronun kütlesi ise proton ve nötron kütlesinin 1840'ta 1'i kadardır Bir elektronun kütlesi öyle küçüktür ki "0" olarak kabul edilebilir. Bu nedenle bir atomun kütlesinin sadece proton ve nötronların kütleleri toplamı kadar olduğu söylenebilir. Yük (Coulomb) Bağıl yükü 1,602176 x 10 –19 –1 Proton 1,673 x 10 –24 1836 1,602176 x 10 –19 +1 Nötron 1,675 x 10 –24 1839 Bağıl Atomdaki Kütle (gram) kütle parçacık Çekirdek Atomun yaklaşık hacmini oluşturan, proton ve nötronları içeren, küçük, yoğun ve pozitif yüklü merkezdir. p n nn p np Elektron Elektron 9,109 x 10 –28 1 0 0 Negatif yüklü, orbitallerde bulunan ve atomun hacmini oluşturan atom altı taneciklerdir. Atomların Kimliği Atomun ait olduğu element ile atom altı taneciklerin sayısı arasında bir ilişki vardır. Şöyle ki: Farklı elementleri oluşturan atomların proton sayıları birbirinden farklıdır. Aynı elementin atomlarında ise proton sayıları hep aynıdır. Bir elementin atomlarındaki proton sayısına o elementin atom numarası denir. Atom numarası Z ile gösterilir. Atom numarası genellikle element sembolünün sol alt köşesinde gösterilir. Atom numarası Z Atomdaki proton ve nötron sayılarının toplamına kütle numarası denir ve A ile gösterilir. Bu sayı element sembolünün sol üst tarafında gösterilir. Kütle numarası A Atom numarası Z Elementin sembolü Kütle numarasına nükleon sayısı da denir. Not: Elementin sembolü Element sembolünün sağ üst köşesinde atomun değerliği (iyon yükü) gösterilir. Yine alt köşede de elektron sayısı gösterilebilir. 33 104 106 etkinlik Aşağıdaki tabloyu örneğe bakarak dolduralım. Elementin adı Sembolü Atom numarası Kütle numarası Simgesel gösterim C 6 12 12 C 6 Mg 12 24 24 Mg 12 Azot N 7 14 14 N 7 Fosfor P 15 31 31 P 15 Karbon Magnezyum Yüksüz (Nötr) Atom İyon (Anyon ve Katyon) Proton sayısı elektron sayısına eşit olan atomlara nötr atom denir. Elektron sayısı, proton sayısından farklı olan atom ya da atom gruplarına iyon adı verilir. İyon; (–) yüklü ise anyon (+) yüklü ise katyon Proton sayısı = Elektron sayısı , adını alır. 2+ 20Ca 20Ca 16 S 2– p = e = 20 p = 20 e = 18 p = 16 e = 18 Nötr atom Katyon Anyon Kütle no 14 Atom no 6 C 0 6 1444442444443 İyon yükü (değerlik) Elektron sayısı Kütle no 27 Atom no 13 Al 3+ İyon yükü (değerlik) 10 Elektron sayısı 1444442444443 KATYON (p+ > e–) NÖTR atom (p+ = e–) Kütle no 16 Atom no 8 O 2– 10 1444442444443 ANYON (e– > p) 34 İyon yükü (değerlik) Elektron sayısı ATOM ve PERİYODİK SİSTEM 107 Örnek 10 Örnek 11 Nükleon sayısı atom numarasının 2 katından 5 fazla olan X elementinin kütle numarası 55 tir. Yanda şekli verilen X taneciğiyle ilgili, Buna göre, X elementinin nötron sayısı kaçtır? A) 20 B) 25 C) 30 D) 35 9p 10 n E) 50 I. Anyondur. II. Proton sayısı, elektron sayısından bir eksiktir. + 19 III. Sembol gösterimi 9 şeklindedir. Çözüm 10 X Nükleon sayısı = Kütle no = p + n 2Z + 5 X 123 Z 109 yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I 2Z + 5 = 55 Z (atom no) = 25 55 = 25 + n B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II E) I, II ve III Çözüm 11 n = 30 9 p, 10 n ve 10 e bulunduğuna göre –1 yüklü anyondur. I, II ve III doğrudur. Atomla İlgili Terimler İzotop Atomlar Kütle numarası bir tam sayıdır ve bir izotopun çekirdeğindeki proton ve nötronların toplamıdır. Atom kütlesi ondalıklı olabilir. Bu durum aynı element atomlarının farklı nötronlu olduğunu yani izotoplarının bulunduğunu gösterir. Atom numarası (proton sayısı) aynı, nötron sayısı dolayısıyla kütle numarası farklı element atomları birbirinin izotopudur. Nötr izotop atomların , • fiziksel özellikleri farklıdır . Hidrojen atomunun üç izotopu Nötron sayısı 2 T 1 D 0 H 1 1444442444443 • kimyasal özellikleri aynı 3 H 1 2 nötron, 1 proton (trityum) 2 H 1 1 nötron, 1 proton (döteryum) 1 H 1 0 nötron, 1 proton Proton sayısı 35 Ortalama Atom Kütlesi = % bağıl bolluk1 x İzotop1 kütle no + % bağıl bolluk x İzotop2 kütle no + ... İzotop atomların radyoaktif karakterleri, doğada bulunma yüzdeleri ve aynı elementle yaptıkları bileşiklerin mol kütleleri farklıdır. 110 Örnek 12 Örnek 13 Aşağıdaki tabloda bakır (Cu) elementi ve bu elementin doğadaki bağıl bollukları verilmiştir. İzotop 113 % Bağıl Bolluk 12 6C 13 6C ve 14 6C dür. Buna göre, I. 63 Cu 29 69 II. 65 Cu 29 31 III. Verilen bu değerlere göre, bakırın ortalama atom kütlesi kaçtır? atomunun izotopları 13 14 6C ve 6C ün kimyasal özellikleri aynıdır. 12 13 6C ve 6C ün nötron sayıları farklıdır. 13 –4 ve 14 +4 iyonlarının elektron sayıları 6C 6C farklıdır. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II E) I, II ve III Çözüm 13 Çözüm 12 Ortalama Cu kütlesi = 63. 69 31 + 65. = 63,6 akb 100 100 Nötr izotop atomların proton ve elektron sayıları aynı, nötron sayıları farklı olduğundan kimyasal özellikleri aynı, fiziksel özellikleri farklıdır. Aynı elementin farklı yüklü iyonlarının elektron sayıları farklıdır. I, II ve III doğrudur. İzoton Atomlar İzoelektronik Tanecikler Nötron sayısı aynı , proton sayısı farklı element atomlarıdır. Fiziksel, kimyasal ve radyoaktif özellikleri farklıdır. Elektron sayısı ve dağılımı aynı , proton sayısı farklı taneciklere denir. Nötron sayısı 12 Na 23 11 Na izotonu Mg 11 12 (sodyum) atomunun 24 12Mg olabilir. Proton sayısı K Ca 19 20 10 ar elektron vardır. Ancak 30 Zn 2+ ile 28 Ni in elektron dağılımları farklı olduğundan izoelektronik değildir. Kütle numarası aynı, proton sayısı farklı element atomlarıdır. Fiziksel, kimyasal ve radyoaktif özellikleri farklıdır. Nötron sayısı 20 – Mg 2+ ve 9 F iyonlarında 12 tane- Elektron başına düşen çekim gücü 12 Mg 2+ de daha fazla olduğundan bu taneciğin hacmi en küçüktür. İzobar Atomlar 21 İzoelektroniklerde proton sayısı büyük ciklerin hacmi daha küçüktür. Proton sayısı 40 K 19 atomunun izobarı 40 20Ca olabilir. etkinlik 36 ATOM ve PERİYODİK SİSTEM 114 116 Allotrop Bir elementin atomlarının farklı kristal ve geometrik yapılarının her birine o elementin allotropları denir. aynı Allotrop maddelerin kimyasal özellikleri fiziksel özellikleri farklıdır . Elmas Grafit , Allotrop maddelere, Karbon : Elmas, grafit Karbon atomları Oksijen : Oksijen gazı, ozon gazı Kükürt : Rombik kükürt, monoklinik kükürt Fosfor : Beyaz fosfor, kırmızı fosfor örnek verilebilir. Elmas Örnek 14 Örnek 15 X atomunun nötron sayısı proton sayısından 1 fazladır. Nötr X atomunun kütle numarası 13 olduğuna göre; Aşağıdakilerden hangisi karbon (C) elementinin allotropudur? A)Döteryum I. Nötron sayısı 7 dir. II. 12X taneciği ile izotoptur. B)Trityum III. Elektron sayısı 6 dır. C)Ozon yargılarından hangileri doğrudur? D)Radyoaktif İyot A) Yalnız I B) Yalnız III D) I ve III E)Grafit C) I ve II E) I, II ve III Çözüm 14 13 p+1 p X Çözüm 15 p + p + 1 = 13 Grafit karbonun allotropudur. p=6 n = p + 1 eşitliğinden n = 7 12 X 6 Grafit ile izotoptur. Proton sayısı ve elektron sayısı 6, nötron sayısı ise 7 dir. 37 117 119 Thomson Atom Modeli Thomson, elektronların atomlardan daha hafif ve negatif yüklü tanecikler olduğu sonucuna varmıştı. Atomun nötral olduğunu bilen Thomson negatif yüklerin atomda bulunan pozitif yüklerle dengelenmesi gerektiğini düşündü. Ancak yaptığı çalışmalarda atomdan çıkan + yüklü parçacık gözlemleyemedi. J.J. Thomson Elektrik yükünün parçacıklar halinde taşındığını ileri sürenFaraday dan sonra, Thomson yaptığı deneylerle elektronun keşfine büyük katkı sağlamıştır. Bu yüzden atomun kendisinin "+" yüklü olduğunu yani + yüklerin atomun her yanına homojen dağıldığını ve elektronların bu pozitif yük içinde üzümlü kekin üzümleri gibi serpiştirilmiş olduğunu düşündü. Onun bu tahmini ile üzümlü kek modeli ortaya atıldı. Elektron Pozitif yük küresi Örnek 16 Thomson atom modeline göre, Atom pozitif (+) yüklü taneciklerden oluşmaktadır. Thomson yaptığı deneyler sonucunda aşağıdaki niceliklerden hangisini bulmuştur? Pozitif yükü dengeleyecek kadar eşit sayıda negatifyük, atomun içerisinde homojen olarak dağılmıştır. A)Elektronun kütlesi Protonun kütlesi elektronun kütlesinden büyüktür. D)Proton sayısı B) Nötronun kütlesi C) Elektronların yük / kütle oranı E) Nötron yükü Atomun kütlesinin büyük kısmı pozitif yüklü taneciklerden oluşmuştur. Çözüm 16 Thomson Atom modelinin eksiklikleri, Çekirdek kavramından bahsetmemiştir. Thomson elektronun yük / kütle oranını bulmuştur. Elektronların hareketli olmadığını söylemiştir. Atomun boşluklardan oluştuğunu söylememiştir. 38 ATOM ve PERİYODİK SİSTEM 120 122 Rutherford Atom Modeli Rutherford, ince altın levhaya pozitif yüklü alfa tanecikleri göndermiş, bu alfa taneciklerinin neredeyse tümünün metal levhadan geçtiğini gözlemlemiştir. Rutherford atom modelinin eksiklikleri; İzotoplardan yani nötronlardan bahsetmemiştir. Elektronların belirli enerji düzeylerinde bulunduğunu belirtmemiştir. Rutherford atom modeline göre, Altın levha Rutherford Geri dönen a – parçacığı Atomun büyük kısmı boşluktur. a – tanecik yayıcısı Atomda, atomun kütlesinin çoğunu taşıyan ve pozitif yükün toplandığı bir merkez vardır. Çekirdekte bulunan pozitif yük elektron yüklerini dengeleyecek kadardır. Bu pozitif yüklere proton denir. Tespit edici ekran Elektronlar çekirdek çevresinde hareketlidir. Örnek 17 Yarık animasyon Örnek 18 Aşağıdakilerin hangisi Rutherford’a ait bir görüş değildir? I. Elektronun yük / kütle oranının bulunuşu II. Elektronun kütlesinin bulunuşu A)Atomda kütle, çekirdek denen bir kısımda toplanır. III. Protonun kütlesinin bulunuşu B) Çekirdek atoma göre daha küçüktür. Yukarıda verilen olayların kronolojik olarak sıralanışı aşağıdakilerin hangisindeki gibidir? C) Elektronlar çekirdek çevresindeki boşlukta hareket ederler. D)Atom boşluklu bir yapıya sahiptir. A) I, II, III B) I, III, II D) II, III, I C) II, I, III E) III, II, I E) Atom üzümlü kek modeline benzer. Çözüm 18 Çözüm 17 Atomu üzümlü keke benzeten bilim adamı Thomson'dır. 39 Önce Thomson tarafından elektronun yük / kütle oranı bulunmuştur. Millikan, bir elektronun yükünü belirledikten sonra yük / kütle oranından faydalanarak elektronun kütlesini bulmuştur. Daha sonra Thomson yük / kütle oranından faydalanarak hidrojen için yük / kütle oranını hesaplamıştır. Yükü elektron yükünün ters işaretlisi olarak kabul ederek protonun kütlesini hesaplamıştır. Sonraki konulara yardımcı olacak. 123 124 Atom Spektrumları ve Atomun Yapısı ışık denir. Işık (elektdalgalar halinde yayılır. Gözün gördüğü ışınlara romanyetik ışın) frekans (ν) ve dalga boyu (λ) dur. Bu ikisi arasında ters orantılı λ. ν = c (ışık hızı) ilişkisi vardır. Bir dalganın bileşenleri Işığın frekansı onun rengini belirtir. Uzun dalga boylu kırmızı ışın düşük frekanslı olduğundan mavi ışına göre az enerji taşır. kırmızı ışın dalga boyu genlik Art arda gelen iki dalga arasındaki uzaklığa boyu denir. Birimi metredir. mavi ışın dalga Saniyede bir noktadan geçen dalga sayısına da frekans denir. Birimi Hertz (s–1) Elektromanyetik ışın türleri elektromanyetik spektrum ölçeğiyle gösterilir. dir. Dalga boyu küçüldükçe frekans ve enerji artar. resim Yayılma Spektrumları, Absorpsiyon, Emisyon Atomlardaki elektronlar enerji alıp (soğurup) uyarılabilirler. Yüksek enerji düzeylerine uyarılmış elektronlar ışın yayarak düşük enerji düzeyine inebilirler. Elektronlar yüksek enerji düzeyinden düşük enerji düzeyine geçerken fazla enerjiyi ışın halinde geri verirler. Bu ışınlar görünür ışınlardır ve prizmadan geçirilip renklerine ayrılınca çizgili bir görüæntü oluştururlar. Bu görüntülere spektrum denir. Özetle; • Atomların ışın soğurmaları → Absorpsiyon • Atomların ışın yaymaları → Emisyon Güneş ışını (beyaz ışık) prizmadan geçirilirse kırılır ve kırmızıdan mora kadar çeşitli dalga boylarında ışınlara ayrılır. Renkler arasında kesin bir sınır olmaması nedeniyle bu tür sepektrumlara sürekli (kesiksiz) spektrum denir. Atomların emisyon sonucu yaydığı ışınlar prizmadan geçirildiğinde ise renksiz (siyah) boşluklarla ayrılmış farklı renklerden oluşan ince çizgiler oluşur. Bu tür spektruma ise çizgi (kesikli, emisyon yayılma) spektrumu denir. Emisyon spektrumları ışığı oluşturan elementin cinsine göre değişiklik gösterir. Başka bir ifadeyle her elementin spektrumu kendine özgüdür. • Yayılan ışın prizmadan geçirilince oluşan görüntü → spektrum BEY AZ Kırmızı Turuncu Sarı Yeşil Mavi Mor IŞIK Prizma animasyon 40 ATOM ve PERİYODİK SİSTEM Bohr Atom Modeli 125 Daha önceki atom modellerinin elektronların konumlarını ve hareketlerini açıklamada yetersiz kalması Niels Bohr tarafından yeni atom modelinin ortaya çıkmasını sağlamıştır. Bu modele göre, Elektronlar çekirdek etrafında belirli enerji düzeylerine sahip dairesel yörüngelerde hareket ederler. Temel hal enerji seviyesinde (kararlı) bulunan elektronlara enerji verildiğinde bir ya da birkaç elektron daha üst bir enerji düzeyine çıkar (uyarılmış atom; absorbsiyon). Kararsız haldeki bu uyarılmış atom yüksek enerji düzeyinden düşük enerji düzeyine inerek ışık enerjisi yayar (emisyon) ve bir çizgi (kesikli) spektrumu oluşur. Elektronun bulunduğu bu yörüngelere temel enerji düzeyi (katman) denir. Çekirdek (protonlar) Elektronlar Yörüngeler K, L, M, N, O, P, Q gibi harflerle veya n = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 gibi tam sayılarla gösterilir. Elektronlar dıştan bir etki ile uyarılmadıkça çekirdeğe en yakın katmanları tercih ederler. Çünkü en kararlı hâl, en düşük enerjili haldir. Her atomun en kararlı haline temel hâl , elektronların daha yüksek enerji düzeyinde bulunma haline uyarılmış durum denir. Katmanlar Bohr Atom Modeli – Enerji – n=3 n=2 n=1 + n – ∞ n – 4 n – 3 n – 2 E∞ E4 E3 E – 2 Enerji alır Enerji (absorpsiyon n–1 – E1 Eışın = E2 – E1 = hγ – Enerjin = 3 n=2 – n=1 + n – ∞ n – 4 n – 3 n – 2 E∞ E4 E3 E – 2 Enerji n–1 41 126 n=4 n=3 n=2 n=1 + Enerji verir (emisyon) – E1 Çizgi Spektrumu 127 129 Bohr atom modelinde tanımlanan katmanlarda (enerji düzeyleri) bulunabilecek elektron sayıları sınırlıdır. Her enerji düzeyinde bulunabilecek maksimum elektron sayısı N = 2n2 formülüyle bulunur. Örneğin 8 O ve 13 AI atomlarının katmanlarındaki elektronları yerleştirelim. Buna göre, 8O • 1. enerji düzeyinde = 2 . 12 = 2 • 2. enerji düzeyinde = 2.22 = 8 • 3. enerji düzeyinde = 2.32 = 18 8O • 4. enerji düzeyinde = 2.42 = 32 :2–6 elektron bulunabilir. Her nötral atomda proton sayısı kadar bulunan elektronlar bu hesaplamaya göre katmanlara yerleştirir. 13AI 13AI Bohr Atom Modelinin Eksikleri, Sadece tek elektronlu 1H, 2He+, 3Li2+, 4Be3+,.. gibi taneciklerin spektrumlarını açıklamada kullanılırken çok elektronlu atom ya da iyonların spektrumlarını açıklayamamıştır. Elektronların belirli dairesel yörüngelerde hareket ettiğini belirtmiştir. Ancak elektronlar orbitallerde (elektron bulutu) bulunurlar. :2–8–3 Modern atom teorisine göre, Elektronların çekirdek çevresinde bulunma ihtimalinin yüksek olduğu hacimsel bölgelere elektron bulutu (orbital) denir. Atom içerisindeki elektronların yeri ve hızı aynı anda belirlenemez (Heisenberg belirsizlik ilkesi). Dalton (1803) Bilim insanları elektronların izledikleri yolu belirlemektense, elektron bulunma olasılıklarının yüksek olduğu bölgeleri belirlemenin daha gerçekçi olacağını fark ettiler. Buradan hareketle adına elektron bulutu (kuantum) modeli denilen yeni bir model (modern atom teorisi) geliştirildi. Schrödinger (1926) 1926 da E. Schrödinger ve N. Heisenberg elektronların çekirdek çevresindeki davranışlarını ayrıntılı inceleyerek modern atom teorisinin oluşmasında katkı sağlamışlardır. 42 Bohr (1913) Thomson (1904) Rutherford (1911) 130 1. 70’er gram Fe ve O2 nin tam verimle tepkimesin- 4. Bileşik kütlesi (g) den Fe2O3 bileşiği elde edilirken hangi elementten kaç gram artar? (Fe: 56, O:16) 36 A) 20 gram O2 B) 20 gram Fe C) 40 gram O2 D) 40 gram Fe ATOM ve PERİYODİK SİSTEM Konu Değerlendirme Testi - 1 142 E) 30 gram O2 9 X kütlesi (g) 16 Yukarıdaki grafikte X ve Y elementlerinden oluşan bir bileşikte X elementinin kütlesinin bileşik kütlesiyle değişimi verilmiştir. Buna göre, I. Bileşikteki Y nin kütlesi 27 gramdır. II. X in tamamı harcanmıştır. III. Bileşikte kütlece birleşme oran yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I mX mY = B) Yalnız II D) II ve III 1 tür. 4 C) I ve III E) I, II ve III 2. XaYb bileşiğinin kütlece % 30 u Y dir a oranı kaçtır? b (X: 56, Y: 16) Buna göre A) 2 3 7 4 3 B) C) D) E) 3 4 8 3 2 5. I. Sabit Oranlar Kanunu II. Kütlenin Korunumu Kanunu III. Birleşen Hacim Oranları Kanunu Yukarıda verilen kimyanın temel kanunlarının ilk bulunandan en son bulunana doğru sıralanışı aşağıdakilerin hangisinde verilmiştir? A) I, II, III 3. N2O3 bileşiğinde kütlece birleşme oranı mN mO = B) III, I, II D) II, I, III C) I, III, II E) II, III, I 6. Avogadro hipotezine göre, aynı sıcaklık ve ba- 7 dir. 12 sınçtaki gazların eşit sayıdaki molekülleri eşit hacim kaplar. Buna göre, Buna göre, aynı sıcaklık ve basınçtaki, I. 38 gram N2O3 bileşiğinde 14 gram azot vardır. I. Eşit molekül sayılı NO ve NO2 gazlarının hacimleri eşittir. II.57 gram N2O3 bileşiği oluşurken 20 gram azotla 37 gram oksijen tepkimeye girer. II. 1L O2 ve O3 gazlarındaki oksijen atomu sayıları eşittir. III. 190 gram N2O3 bileşiğinde 120 gram oksijen vardır. III. Eşit kütleli SO2 ve SO3 gazlarının hacimleri eşittir. yargılarından hangileri doğrudur? yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I D) I ve III B) Yalnız II C) I ve II E) II ve III A) Yalnız I 43 B) I ve II D) II ve III C) I ve III E) I, II ve III 7. I. Sürtünme ile elektriklenme II. Crooks katot ışınları deneyi doğrudur? III. Faraday elektroliz deneyleri Verilenlerden hangileri atom altı parçacıkların varlığını gösteren delillerdendir? A)İzotop atomlar farklı elementlerin atomlarıdır. B) 40Ca ile 40K birbirinin izotonudur. A) Yalnız I C)İzotop atomların çekirdek etrafındaki elektron sayıları aynıdır. 11. Atom ile ilgili aşağıda verilen ifadelerden hangisi B) Yalnız II D) II ve III C) I ve II E) I, II ve III D)Elektron ve nötronun kütleleri birbirine eşittir. E) Trityum, hidrojenin izobarıdır. 8. Faraday aynı elementin farklı bileşiklerini ve farklı elementlerin bileşiklerini kullanarak elektroliz deneyleri yapmıştır. Faraday bu deneylerden, I. Bir elementin tüm atomları birbirinin tamamen aynısıdır. II. Atomlar bölünemez ve parçalanamaz. III. Atomların yapısında yüklü tanecikler vardır. genellemelerinden hangilerinin doğru veya yanlışlığını anlamış oldu? B) Yalnız II A) Yalnız I D) II ve III C) I ve III E) I, II ve III 9. 200 Hg 80 Buna göre, aşağıdaki elementlerden hangisi Hg atomunun izotopu olamaz? 12. Atoma ait, I.proton II.nötron III.elektron IV.çekirdek parçacıklarının keşfediliş sırası, ilk keşfedilenden başlanarak hangisinde doğru olarak verilmiştir? B) 198 Y2+ 80 C) III, I, IV, II D) III, IV, I, II E) IV, III, I, II C) 201Z 80 E) 202 Q2+ 80 T D) 204 82 B) III, I, II, IV elementinin tabiatta birçok izotopu vardır. A) 196 X 80 A) I, II, III, IV 13. Atomun yapısı uzun yıllar aydınlatılmaya çalı10.I.23 Na ile 11 1 H ile I. 1 40 K ile III. 19 şılmış, yapılan çalışmalar ile atom modelleri her seferinde geliştirilmiştir. 24 Mg 12 2 D 1 40 Ca 20 Yukarıda verilen atomların izotop, izoton ve izobar olarak sınıflandırılması aşağıdakilerden hangisinde doğru verilmiştir? izobar Atom modeli Getirdiği yenilik 1. Rutherford a. Orbital 2. Kuantumb. Proton, elektron 3. Thomson c. Çekirdek izotop izoton A) II III I B) II I III Buna göre, yukarıdaki atom modelleri ve getirdiği yenilikler hangisinde doğru olarak eşleştirilmiştir? C) III II I A) 1a, 2b, 3c B) 1b, 2a, 3c D) III I II C) 1b, 2c, 3a D) 1c, 2a, 3b E) I II III 44 E) 1c, 2b, 3a ATOM ve PERİYODİK SİSTEM Periyodik Sistem ve Özellikleri 143 144 Tarihçe J.W Döbereiner (1780-1849) John Newlands (1837 - 1898) 1829’da Alman Kimyacı J.W Döbereiner ilk sistematik sınıflandırmayı yapmıştır. Benzer fiziksel özellik gösteren elementleri üçerli gruplar halinde atom kütlelerine göre sınıflandırmış, bu üçlü element gruplarına da triadlar adını vermiştir. Triad 7Li Na Li atom K atom + kütlesi kütlesi Na nın atom kütlesi = 2 39K 1864 yılında İngiliz kimyacı J. A. Newlands elementleri atom kütlelerine, benzer fiziksel ve kimyasal özelliklerine göre dizdiğinde sekizinci elementin birinciye, dokuzuncu elementin ikinciye benzer (her sekiz elementte bir) özellikler gösterdiğini tespit etmiştir. Newlands bu ilişkiyi müzik notalarındaki oktavlara benzeterek ilişkiyi Oktavlar (sekizler) kuralı olarak tanımlamıştır. Li Be B C N O F Na Mg AI Si P S CI Mendeleyev 1869 da, o zamanda bilinen 63 elementin fiziksel ve kimyasal özelliklerini, elementlerin atom kütlelerinin artışıyla periyodik tekrarlandığını görmüştür. Mendeleyev, biri kalsiyumla titan ve ikisi çinkoyla arsenik arasında bulunması gereken üç elementin (Sc, Ga, Ge) özelliklerini bulmuştur. Dimitri Mendeleyev (1834 - 1907) 1869’da Rus kimyacı D. Mendeleyev atom kütlelerine ve kimyasal özelliklerine göre, 1970’te ise Alman kimyacı L. Meyer atom hacimlerine, değerliklerine ve fiziksel özelliklerine göre elementleri sıralayarak periyodik çizelge yayınlamıştır. Mendelyev’in çizelgesinde kullandığı sistem iki nedenle Newlands’ın sınıflandırmasından daha ileriydi. Bunlar, • Elementleri özelliklerine göre daha doğru gruplandırdı. • Henüz keşfedilmemiş bazı elementlerin tahmin edilebilmesine olanak sağladı. 45 Silisyumun altında yer alan elemente eka-silisyum (germanyum), alüminyum’un altında yer alan elemente de eka-alüminyum (galyum) adını vermiştir. Mendeleyev adı Element adı Bulan kaşif Eka-alüminyum Galliyum (Ga) 1875 Fransız, L. de Boisbaudran Eka-bor Skandiyum (Sc) 1879 İsveç, Nilson Eka-silisyum Germanyum (Ge) 1886 Alman, C. Winkler 145 Mendeleyev bazı elementlerin yerlerini boş bıraksa da soygazlar için yer ayırmamıştır. 1900 lü yıllarda William Ramsey soygazları bularak halojenlerin sağ tarafına bu elementleri yerleştirmiştir. 1914 yılında Henry Moseley, X ışınları ile yaptığı çalışmalar sonucu ışınların frekansıyla atom numarası arasında bir ilişki olduğunu belirlemiştir. Böylece elementlerin kimyasal özelliklerinin periyodik sistemde kütlelerine göre değil atom numaralarına göre periyodiklik gösterdiğini saptayarak çizelgeyi düzenlemiştir. Moseley, periyodik yasayı “Elementlerin fiziksel ve kimyasal özellikleri atom numarasının periyodik fonksiyonudur.” şeklinde yeniden tanımlanmıştır. Grup I Grup II Grup III Grup IV Grup V Grup VI Grup VII Periyot 1 H Periyot 2 Li Be B C N O F Periyot 3 Na Mg AI Si P S CI Periyot 4 K Periyot 5 Rb Cu Ag Ca Sr Zn Cd * Y * Ιn 147 Ti Zr * Sn V Nb As Sb Cr Mo Se Te Mn * Br Ι Mendeleyev’in geliştirdiği periyodik tablo Örnek 19 Örnek 20 Aşağıdaki bilim insanlarından hangisinin periyodik sistemin gelişmesine herhangi bir katkısı olmamıştır? Mendeleyev, elementleri periyodik sisteme yerleştirirken hangi kriterleri göz önünde bulundurmuştur? A)J. Newlands A)Atom numarası B) J. W. Döbereiner B) Nötron sayısı C) D. Mendeleyev C) Elektron sayısı D)Thales D)Atom kütlesi ve kimyasal benzerlik E) B. de Chancourtois E) Atom numarası ve fiziksel benzerlik Çözüm 19 Thales, periyodik sistemin gelişmesine bir katkıda bulunmamıştır. Çözüm 20 Mendeleyev, periyodik sisteme elementleri yerleştirirken atom kütlesi ve kimyasal benzerliği göz önünde bulundurmuştur. 46 ATOM ve PERİYODİK SİSTEM Modern Periyodik Sistem 148 Mendeleyev’in periyodik tablosundaki elementler, Moseley’in önerdiği şekliyle atom numarasına göre sıralanınca benzer özellikte elementler düzenli olarak alt alta gelir. 149 Her elementin akb cinsinden ortalama atom kütlesi, sayıca değer olarak o elementin mol kütlesine eşittir. Örneğin ortalama atom kütlesi 35,45 akb olan CI elementinin mol kütlesi 35,45 g . mol–1 dir. Periyodik tablodaki her bir kutucuk bir element atomu ile ilgili bilgiler içerir. Bunları hatırlayalım: Atom no 1. Atom Numarası: Elementlerin tek bir atomunun çekirdeğinde bulunan proton sayısıdır. 1 H 1.008 Sembol Atom kütlesi Her bir elementin atom numarası bir tam sayıdır ve bu sayı elementin periyodik sistemdeki yerini belirler. 2. Atom kütlesi: Elementlerin doğal izotoplarının atom kütlelerinin ağırlıklı ortalamasıdır. Doğada tek bir izotopu bulunan elementlerin atom kütleleri tam sayıya yakın olup, kütle numarasına eşit olabilir. Örneğin Flor (F) elementinin atom kütlesi yaklaşık 19 akb dir. 1 IA 1 2 3 4 5 6 7 1 H 1.008 3 Atom no 17 CI 35,45 Sembol Atom kütlesi 18 VIIIA Ametal Atom No 1 H 2 IIA 1.008 Yarı metal Atom Kütlesi 4 Be Na Mg 3 IIIB 4 IVB 5 VB K Ca Sc 21 22 23 Rb Sr Y Cs Ba La 22.99 24.31 20 19 5 Metal Li 6.941 9.012 12 11 13 IIIA Ti 6 VIB 24 V Cr Zr Nb Mo Hf Ta W 104 105 106 7 VIIB 25 Mn 8 26 9 VIIIB 27 10 28 11 IB 29 12 IIB 30 14 IVA 6 15 VA 7 16 VIA 8 17 VIIA 9 2 He 4.003 10 B C N O F Ne AI Si P S CI Ar 10.81 12.01 14.01 16.00 19.00 20.18 14 18 13 16 17 15 26.98 28.09 30.97 32.06 35.45 39.95 31 32 33 34 35 36 Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr Ru Rh Pd Ag Cd In Sn Sb Te I Xe Os Ir Pt Au Hg TI Pb Bi Po At 108 109 110 111 112 113 114 115 116 39.10 40.08 44.96 47.90 50.94 52.00 54.94 55.85 58.93 58.70 63.55 65.38 69.72 72.59 74.92 78.96 79.90 83.80 47 38 39 40 42 43 44 45 46 48 49 50 51 52 53 54 37 41 85.47 87.62 88.91 91.22 92.91 95.94 55 57 72 73 74 56 132.9 137.3 138.9 88 89 87 Fr 0,7 Ra 0,9 Ac 1,1 Tc (98) 75 Re 101.1 102.9 106.4 107.9 112.4 114.8 118.7 121.8 127.6 126.9 131.3 86 78 79 80 82 83 84 85 76 77 81 178.5 180.9 183.9 186.2 190.2 192.2 195.1 197.0 200.6 204.4 207.2 209.0 (209) (210) Rf Db Sg 107 Bh Hs Mt Ds Rg Cn Uut Fl Uup Lv 117 Uus Rn (222) 118 Uuo Lantanitler 6 58 Ce 59 Pr 60 Nd 61 Pm 62 Sm 63 Eu 64 Gd 65 Tb 66 Dy 67 Ho 68 Er 69 70 71 Tm Yb Lu 101 102 103 140.1 140.9 144.2 (145) 150.4 152.0 157.3 158.9 162.5 164.9 167.3 168.9 173.0 175.0 Aktinitler 7 90 Th 91 Pa 92 U 93 94 Np Pu 95 Am 232.0 (231) 238.0 (244) (242) (243) 96 Cm 97 Bk 98 Cf 99 Es 100 Fm Md No Lr (247) (247) (251) (252) (257) (258) (259) (260) animasyon 47 150 151 Periyot Yatay sıralara periyot denir. Periyot Periyodik sistemde 7 tane periyot vardır. Başlangıç - Bitiş Elementleri 1H, 2He 1. Elektronların bulunduğu en yüksek enerji katmanı elementin periyot numarasını gösterir. Bir periyotta yer alan elementlerin özellikleri periyot boyunca düzenli olarak değişir. Geçiş metalleri 4. periyotta, iç geçiş metalleri (Lantanitler ve aktinitler) ise 6. periyotta başlar. Element Sayısı 2 2. 3Li ,................, 10Ne 8 3. 11Na ,................, 18Ar 8 4. 19K,................, 36Kr 18 5. 37Rb,................, 54Xe 18 6. 55Cs,................, 86Rn 32 7. 87Fr,................, 118Uuo 32 Periyotta her element, kendinden önceki elemente göre atomlarının dış kabuğunda bir fazla elektrona sahiptir. Aynı periyottaki tüm elementlerin katman sayıları aynıdır. d blok 4. periyotta, f blok 6. periyotta başlar. Grup 8A 1A H 2A Soygazlar Halojenler Geçiş Elementleri Kalkojenler Aynı gruptaki elementlerin dış katmanlarında aynı sayıda elektron vardır. Bu nedenle benzer kimyasal özelliklere sahiptir. B grubu Azot grubu ΙUPAC’ın önerdiği yeni sisteme göre soldan sağa doğru 18 grup, eski sayı-harf sistemine göre ise her biri 8’erli A ve B grupları vardır. 3A 4A 5A 6A 7A Karbon grubu Alkali metal A gruplarına ana (baş) grup , 2A ve 3A grupları arasında yer alan B gruplarına ise yan grup ya da geçiş elementleri denir. Toprak metali Toprak alkali metal Dikey sütunlara grup denir. İç Geçiş Elementleri Lantanitler Aktinitler animasyon 48 ATOM ve PERİYODİK SİSTEM 152 153 Katman Elektron Dizilimi Bir atomun çekirdeğinin çevresinde bulunan elektronların hareket ettiği belirli temel enerji seviyelerine katman adı verilir. Katman numarası n ile gösterilir. Atomda en fazla 7 adet katman (kabuk) bulunabilir. Bu katmanların çapları çekirdekten uzaklaştıkça büyür ve her biri belirli sayıda elektron içerir. Her katmanda en fazla 2n2 kadar elektron bulunur. Birinci katman 2 elektron bulundurabilir. İkinci katman en fazla 8 elektron bulundurabilir. K Üçüncü katman en fazla 18 elektron bulundurabilir. L Dördüncü katman en fazla 32 elektron bulundurabilir. M N Aşağıda ilk 18 elementin katman elektron modeli verilmiştir: H Z=1 1e– H z=2 2e– 1 2 n=1 Li Z = 3 Be Z=4 B Z=5 C Z=6 N Z=7 O Z=8 F Z=9 Ne Z = 10 2e– 2e– 2e– 2e– 2e– 2e– 2e– 2e– 1e– 2 1 2e– 2 2 3e– 2 3 4e– 2 4 5e– 2 5 6e– 2 6 7e– 2 7 8e– 2 8 Na Z = 11 Mg Z = 12 AI Z = 13 Si Z = 14 P Z = 15 S Z = 16 CI Z = 17 Ar Z = 18 2e– 2e– 2e– 2e– 2e– 2e– 2e– 2e– 8e– 1e– 8e– 2e– 2 8 2 8e– 3e– 2 8 3 8e– 4e– 2 8 4 8e– 5e– 2 8 5 8e– 6e– 2 8 6 8e– 7e– 2 8 7 8e– 8e– 2 8 8 n=1 n=2 n=1 n=2 n=3 2 8 1 49 154 156 Periyodik Tabloda Yer Bulma Bir atom için katman sayısı = periyot numarasıdır. İyonların değerlik elektronlarından bahsedilmez. Bu nedenle bir taneciğin iyon halinin elektron dağılımına göre periyodik sistemde yeri bulunamaz. Atomun en dış katmanında bulunan elektronlarına değerlik elektronları denir. Atomun en dış katmanında 8 den, dıştan bir önceki katmanda ise 18 den fazla sayıda elektron bulunamaz. X2+ : 2e– 8e– nötr X atomunun katman elektron dizilişi 24Cr ve 29Cu atomlarının son katmanlarında 1 elektron bulunur. n 8e– 8e– 2e– 1. 2. 3. 4.(son) katman katman katman katman değerlik elektron sayısı = grup numarası eşitliği yazılabilir. (2He atomu hariç). Değerlik elektron sayıları aynı olan elementlerin genellikle kimyasal özellikleri benzerdir. 2e– X: Bir atom için; 8e– olduğuna göre; En dış katmandaki elektron sayısı (değerlik elektronu) = 2 (2A) 4. periyot şeklindedir. Örnek 21 S2– iyonunun katman elektron dizilimi 2e 8e 8e şeklindedir. Buna göre, S (kükürt) atomu için, Örnek 22 X:2)1 Y:2)8)1 Z:2)8)5 I. 3. periyot 6A grubundadır. Temel hal katman elektron dağılımları yukarıdaki gibi olan X, Y ve Z elementleri ile ilgili; II. Elektron sayısı 16 dır. III. Değerlik elektron sayısı 8 dir. I. Z nin proton sayısı diğerlerininkinden büyüktür. yargılarından hangileri doğrudur? II. Y nin elektron sayısı X inkinden büyüktür. A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II E) I, II ve III Çözüm 21 S2– = 2e 8e 8e iyonunda 18 elektron bulunduğundan 2– 16 S 18e– 16S III. Nötron sayıları bilinirse kütle numaraları hesaplana- bilir. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) I ve II D) II ve III C) I ve III E) I, II ve III Çözüm 22 olur. • Katman elektron dağılımları elektron sayılarına göre yazılır. = 2e 8e 6e atomuna göre S atomunun son yörün- gesinde 6 elektron (6A) vardır. (III yanlış) • Nötr atomların proton sayıları elektron sayılarına eşittir. Katman sayısı 3 olduğundan 3. periyot elementidir. Buna göre, proton sayıları ve elektron sayıları arasındaki ilişki Z (15) > Y (11) > X (3) şeklindedir. Sadece proton sayılarının bilinmesiyle kütle numarası hesaplanamaz, nötron sayısının da bilinmesi gerekir. 50 ATOM ve PERİYODİK SİSTEM etkinlik 157 158 • Aşağıda verilen tablolarda boş bırakılan yerleri doldurunuz. Element / Katman elektron dizilimi = 1e– 1H = 2e– 2He 3Li = 2e– 1e– = 2e– 2e– 4Be Grup Değerlik elektron sayısı Sayı-Harf Katman Sayısı Periyot No ΙUPAC Cinsi 1 1 IA 1 1 Ametal 2 18 IIA 1 1 Soygaz 1 1 IA 2 2 Metal 2 2 IIA 2 2 Metal 5B = 2e– 3e– 3 13 IIIA 2 2 Yarı metal 6C = 2e– 4e– 4 14 IVA 2 2 Ametal 7N = 2e– 5e– 5 15 VA 2 2 Ametal 8O = 2e– 6e– 6 16 VIA 2 2 Ametal = 2e– 7e– 7 17 VIIA 2 2 Ametal 8 18 VIIIA 2 2 Soygaz 9F = 2e– 8e– 10Ne Element / Katman elektron dizilimi 11Na 12Mg Grup Değerlik elektron sayısı ΙUPAC Sayı-Harf Katman Sayısı Periyot No Cinsi = 2e– 8e– 1e– 1 1 IA 3 3 Metal = 2e– 8e– 2e– 2 2 IIA 3 3 Metal 13AI = 2e– 8e– 3e– 3 13 IIIA 3 3 Metal 14Si = 2e– 8e– 4e– 4 14 IVA 3 3 Yarı metal 15P = 2e– 8e– 5e– 5 15 VA 3 3 Ametal 16S = 2e– 8e– 6e– 6 16 VIA 3 3 Ametal 17CI = 2e– 8e– 7e– 7 17 VIIA 3 3 Ametal 18Ar = 2e– 8e– 8e– 8 18 VIIIA 3 3 Soygaz 1 1 IA 4 4 Metal 2 2 IIA 4 4 Metal 19K = 2e– 8e– 8e– 1e– 20Ca = 2e– 8e– 8e– 2e– 51 159 161 Oktet Kuralı Dublet Kuralı Element atomlarının bileşik oluştururken son katmanlarındaki elektron sayısını 8’e tamamlamasına oktet kuralı denir. Element atomlarının bileşik oluştururken son katmanlarındaki elektron sayısını 2‘ye tamamlamasına dublet kuralı denir. Sodyum (Na+) İyonu Sodyum (Na) Atomu Dış kabukta 1 elektron Dolu bir dış (8e–) kabuk oluşmuştur. Klor (Cl) Atomu Klor (CI ) İyonu – Lityum (Li) atomu Dış kabukta 1 elektron Lityum (Li+) iyonu Dolu bir dış (2e–) kabuk oluşmuştur. atomu bir elektron vererek dublet lılığına ulaşmıştır. 3 Li karar- Dolu bir dış (8e–) kabuk oluşmuştur. Dış kabukta 7 elektron Örnek 23 animasyon Örnek 24 17Cl elementi ile ilgili, I. 1H I. Temel hal elektron dağılımında üç katmanı vardır. II. 6C II. Elektron sayısı 17 dir. III. 4Be III. Bir elektron vererek kararlı hale ulaşır. Yukarıdaki elementlerden hangileri bazı bileşiklerinde dublet kararlılığına ulaşabilir? yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) I ve II D) II ve III C) I ve III E) I, II ve III A) Yalnız I Çözüm 23 17Cl D) I ve II C) I ve III E) I, II ve III Çözüm 24 :2)8)7 Buna göre; üç katmanlıdır, elektron sayısı 17 dir, bir elektron alarak kararlı hale ulaşır. B) Yalnız III Verilen elementlerin üçü de dublet kararlılığına –1 +4 ve Be2+ iyonlarını oluşturarak ulaşabilir. 1H 6C 4 52 ATOM ve PERİYODİK SİSTEM Elementlerin Sınıflandırılması 162 163 Metaller 2. Periyot 3. Periyot 4. Periyot 5. Periyot 6. Periyot 7. Periyot 1 IA 2 IIA 3 4 11 12 19 12 21 22 23 24 25 26 27 37 38 39 40 41 42 43 44 55 56 72 73 74 75 76 87 88 104 105 106 Db Sg Lantanitler 57 58 59 60 Aktinitler 89 90 91 92 Li Na K Rb Cs Fr Be 3 4 Mg IIIB IVB Ca Sr Sc Y Ba Ra Ti Zr Hf 5 6 7 VB VIB VIIB V Nb Mo Ta Rf La Ac Cr Min Ce Th W Pr Pa Tc Re 8 – Ru Os 107 108 Bh Nd U Alkali metaller 11 IB 12 IIB 28 29 30 31 45 46 47 48 49 50 77 78 79 80 81 82 9 10 VIIIB – Fe 13 IIIA Co Ni Cu Pd Ag Rh Ιr Pt Au Zn Cd Hg 13 AI Toprak alkali metaller 14 Ga IVA Ιn Ti Geçiş metalleri Ara geçiş metalleri 15 Sn VA Pb 16 Bi VIA 83 109 110 Mt Ds 111 112 Rg Cn Uut 113 114 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 93 64 95 96 97 98 99 100 101 102 103 Hs Pm Sm Np Pu Eu Gd Am Cm Tb Bk Dy Cf Fl Ho Es 115 116 Uup Lv Er Tm Yb Fm Md No 71 Lu Lr 1. periyotta metal yoktur. 1. periyot hariç her periyot bir alkali metalle başlar, soygazla biter. animasyon Metallerin Genel Özellikleri Oda sıcaklığında katı halde bulunurlar. (cıva hariç. Isı ve elektriği iyi iletirler. Tel ve levha haline getirilebilirler. Altın Kendilerine özgü parlaklıkları vardır. Ametallerle elektron alışverişi yaparak iyonik bağlı bileşik oluştururlar. Metaller kendi aralarında bileşik oluşturmazlar, alaşım denilen karışımları oluştururlar. Değerlik elektron sayıları az olduğundan oktet / dubletlerini tamamlamak için elektron verme (katyon oluşturma) eğilimindedirler. Gümüş Platin 53 164 165 Ametaller 1 IA 1 H Ametallerin Genel Özellikleri Oda sıcaklığında katı, sıvı ya da gaz halinde olabilirler. Elektriği iletmezler (Grafit hariç). Tel ve levha haline getirilemezler, kırılgandırlar. Yüzeyleri mattır. Metallerle elektron alışverişi yaparak iyonik yapılı bileşikleri oluştururlar. Kendi aralarında elektron ortaklaşması ile kovalent yapılı bileşik oluştururlar. Değerlik elektron sayıları çok olduğundan oktet ya da dubletlerini tamamlamak için elektron alma (– yüklü iyon) eğilimindedirler. 14 15 16 17 IVA VA VIA VIIA 6 C 7 8 9 15 16 17 34 35 N P O S Se F CI Br 53 Ι 85 At Ametaller periyodik sistemin sağ tarafında bulunurlar. elementi IA grubunda 1H (hidrojen) bulunur ancak ametal özelliktedir. Kükürt Karbon Soygazlar Periyodik sistemin VIIA (18) grubunda yer alırlar. Bileşik oluşturmaya yatkın değildirler. Saf halde iken atomları birbirinden bağımsızdır. Atomlarının en dış katmanında 8 elektron (helyumda 2 elektron) bulunduğu için bu katmanları daha fazla elektron almaları veya elektron verip 8’li elektron düzenlerini (oktet) bozmaları beklenmez. 18 VIIIA 2 He 10 Ne 18 Ar 36 Kr 54 Xe 86 Rn Helyum Soygazların bulunduğu cam tüplere yüksek voltaj uygulanınca özel gaz atomları uyarılır ve ışın yayarlar. Her özel gazın yaydığı ışının rengi o elemente özgüdür. 54 Neon Argon Krypton Xenon ATOM ve PERİYODİK SİSTEM 166 168 Yarı Metaller 13 IIIA 5 B Oda koşullarında katı halde bulunurlar. Parlak ya da mat olabilirler. 14 IVA 14 15 VA 32 33 Si Ge Elektrik ve ısıyı metallerden az, ametallerden daha fazla iletirler. Erime ve kaynama sıcaklıkları düşüktür. 16 As VIA 51 52 Sb Te 84 Po Yarı Metallerin Genel Özellikleri Değerlik elektron sayıları 3 ile 7 arasında değişen elektron içerirler. Antimon Görünüşleri metallere benzer ancak kimyasal özellikleri bakımından ametallere benzer özellik gösterirler. Ametallerle kovalent bağlı, metallerle iyonik bağlı bileşik oluştururlar. Silisyum Örnek 25 Örnek 26 X X ile Y elementleri 7A grubundadır. Z Buna göre, Y I. Son katmanlarında 7 elektron vardır. II. Ametal özellik gösterirler. Periyodik sitemde yerleri gösterilen X, Y ve Z elementleri ile ilgili, I. X ile Z aynı periyottadır. III. X ile Y metal özellik gösterir. B) I ve II D) II ve III B) I ve II D) II ve III Çözüm 26 yargılarından hangileri doğrudur? yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I II. Z ametal özellik gösterir. A) Yalnız I III. Kararlı elektron dizilimlerinde dublet kuralına uyarlar. C) I ve III E) I, II ve III Kararlı elektron dizilimlerinde oktet kuralına uyarlar. C) I ve III E) I, II ve III Çözüm 25 I. X ile Z aynı (2.) periyottadır. II. 6A grubunda bulunan Z ametal özellik gösterir. III. 2A grubunda bulunan X ve Y metal özellik gösterir. 55 Bazı Gruplar ve Özellikleri 169 170 Alkali Metaller (Grup IA / 1) IA Li, Na, K, Rb, Cs, Fr elementleridir. (H hariç) 7 Li 3 Son yörüngelerindeki 1 elektronu vererek +1 yüklü iyon oluştururlar. Metalik özellik gösterirler. 23 Na 11 Su ile reaksiyona girerek H2 gazı oluştururlar. Bıçakla kesilecek kadar yumuşaktırlar. Erime ve kaynama noktaları, yoğunlukları düşüktür. Isı ve elektriği iletirler. 39 19 K 85 37 Rb Doğada bileşikler halinde bulunurlar, serbest halde bulunmazlar. 133 Cs 55 223 Fr 87 Lityum Elementi NaOH (Sodyum hidroksit) Sodyum Elementi Sodyum elementinin bilinen bazı bileşikleri NaHCO3 (Sodyum bikarbonat) Beyaz renkli bir katıdır. Kabartma tozu olarak hamur pişirmede kullanılır. Antiasit olarak da sindirim sorunlarında kullanılır. Beyaz renkli,nem çekerek eriyen katıdır. Sabun ve kağıt yapımında kullanılır. NaNO3 (Sodyum nitrat) NaCI (Sodyum klorür) Gübre ve gıda koruyucusu olarak kullanılan beyaz renkli bir katıdır. Şili güherçilesi olarak da bilinir. Deniz tuzunda ve kaya tuzunda bulunan beyaz renkli bir katıdır. 56 ATOM ve PERİYODİK SİSTEM 171 174 Toprak Alkali Metaller (Grup IIA / 2) IIA Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra elementleridir. 9 Be 4 Son yörüngelerindeki 2 elektronu vererek +2 yüklü iyon haline gelirler. Tümü metalik özellik gösterir. 24 Mg 12 4Be hariç oda koşullarında su ile etkileşerek H2 gazı oluştururlar. Isı ve elektriği iletirler. 40 20Ca Doğada bileşikler halinde bulunurlar. Ca(OH)2 (Kalsiyum hidroksit) 88 38 Sr Kalsiyum elementinin bilinen bazı bileşikleri Sönmüş kireç olarak da bilinen kireç suyu harçlarda ve toprağın asit fazlalığını gidermede kullanılır. CaSO4 (Kalsiyum sülfüt) Kalsiyum sülfat dihidrat alçıtaşı olup ısıtıldığında beyaz renkli alçı elde edilir. CaCO3 (Kalsiyum karbonat) 137 Ba 56 226 Ra 88 CaCI2 (Kalsiyum klorür) Doğada kireç taşı, mermer tebeşir tozu, kalsit gibi bileşiklerde bulunur. Çimento elde etmede kullanılır. Beyaz renkli nem çekici özelliği olan ve suda çözünebilen bir katıdır. Örnek 27 Örnek 28 Aşağıda verilen bileşiklerin hangisindeki metal toprak alkali metallerden değildir? A) Ca(OH)2 Aşağıda katman elektron dizilimleri verilen elementlerden hangisi bir toprak alkali metaldir? A) B) Mg(NO3)2 B) C) C) BaCO3 D) LiOH E) SrCl2 Çözüm 27 D) E) Çözüm 28 LiOH bileşiğindeki Li (lityum) elementi periyodik sistemin 1A grubunda (alkali metaller) yer alır. E seçeneğindeki elementin elektron dizilimi ) ) ) 282 şeklindedir. 2A grubundadır. 57 175 176 Halojenler (Grup VIIA / 17) F, CI, Br, I, At elementleridir. VIIA 19 F 9 Son katmanlarında yedi elektron bulundururlar. Oda koşullarında katı, sıvı, gaz halde bulunurlar. (F2 ve CI2 gaz, Br2 sıvı, I2 katı halde) 35.5 17 CI Metallerle tuzları, hidrojenle asit bileşiklerini oluştururlar. 80 Br 35 Tepkimeye girme eğilimleri çok yüksektir. Bu nedenle metallerle iyonik bağlı, ametallerle kovalent bağlı bileşik oluştururlar. 127 53 Brom 210 85 At Flor (F) tüm bileşiklerinde –1 yüklü, diğer halojenler hem (+) hem de (–) yüklü iyon oluştururlar. Grupta yukarıdan aşağıya doğru erime ve kaynama sıcaklıkları artar. İyot Bazı Holejenler Flor (F2) Brom (Br2) Kriyolit (Na3 AIF6 ) cevherlerinden özütlenir. Güçlü yükseltgendir. Bazı florürler diş çürümelerini önlemek amacıyla diş macunlarında kullanılır. Cama etki eder, zehirli bir gazdır. Uçucu, zehirli ve boğucu dumanı olan bir sıvıdır. Doğada bileşikler halinde olan aktif elementtir. Deniz suyundaki NaBr den klor katılarak elde edilir. Brom bileşikleri tıpta, fotoğrafçılıkta ve temizlik malzemelerinde kullanılır. Klor (CI2) İyot (Ι2) Aktif, iki atomlu ve kristalli bir katıdır. NaΙ O3 ve deniz yosunundan elde edilir. Isıtıldığında mor renkli duman çıkararak süblimleşir. Tuzlu sudan elektroliz yöntemiyle Downs hücresinden elde edilir. Zehirli ve boğucu bir gazdır. Yüzme havuzlarında mikrop öldürücü olarak ve HCI üretmek için kullanılır. 58 ATOM ve PERİYODİK SİSTEM 177 178 Soygazlar (Grup VIIIA / 18) VIIIA He, Ne, Ar, Kr, Xe, Ra elementleridir. 4 2 He Son yörüngelerinde sekiz elektron bulundururlar. Ancak 2He atomunun son yörüngesinde iki elektron bulunur. 20 10 Ne 40 18 Ar Doğada tek atomlu gaz halde bulunurlar. 84 36 Kr Soygazlar Sıvılaştırılmış havanın ayrımsal damıtılmasıyla elde edilirler. 131 54Xe Kimyasal tepkimelere karşı ilgisizdirler. 222 86 Rn Atom hacimleri büyüdükçe erime ve kaynama sıcaklıkları artar. Soygazlar Helyum (He): Atmosferde 200.000 de bir oranında bulunur. Zeplinlerde ve uçan balonlarda kullanılır. Radon (Rn): Radyumun radyoaktif bozunumundan oluşan radyoaktif maddedir. Argon (Ar): Neon (Ne): Renksiz, kokusuz tek atomlu bir gazdır. Atmosferde 55000 de bir oranında bulunur. Işıklı tabelalarda ve floresan lambalarda kullanılır. 59 Havanın % 0,9 unu oluşturan gazdır. Elektrik ampullerinde ve floresan lambalarda kullanılır. Kripton (Kr): Atmosferde 67000 de bir oranında bulunur. Renksiz ve kokusuz olup bazı lazerlerde, fotoğraf flaşlarının ampullerinde kullanılır. Bilinen tek bileşiği KrF2 dir. Konu Değerlendirme Testi - 2 179 188 1. Aşağıda verilen bilim adamlarından hangisi peri- 3. Mendeleyev periyodik çizelgesini elementlerin yodik cetvel ile ilgili herhangi bir çalışma yapmamıştır? atom kütlelerini esas alarak hazırlamıştı. Ancak ilerleyen yıllarda yapılan çalışmalar sonucunda, elementlerin atom numaralarına göre sıralanması gerektiği ortaya çıkmıştır. A) Chancourtois B) Thomson C) Newlands D) Mendeleyev E) Döbereiner Buna göre, bu çalışmaları yapan bilim insanı aşağıdakilerin hangisidir? A) Meyer B) Winkler D) Platon C) Proust E) Moseley 4. Periyodik sistem ile ilgili aşağıdakilerin hangisi yanlıştır? A) Yatay ve düşey sıralardan oluşur. B) İç geçiş elementleri çizelgeden çıkarılarak alt kısma yerleştirilmiştir. C) 1. periyotta 2 element vardır. D) 4. ve 5. periyotta 32 element vardır. E) IUPAC’a göre 18 tane grup vardır. 2. Çalışma Dayandığı ilke 1. Oktav kuralı a. Atomlar, atom numaralarına ve kimyasal benzerliklerine göre düzenlenmiştir. 2. Triadlar kuralı b. Elementler atom kütlelerine göre sıralandığında bazı özellikler her sekiz atomda bir yinelenir. c. Birbirine benzeyen elementlerden oluşan üçlü gruplarda baştaki 3. Periyodik ve sondaki elementlerin özellikleri çizelge ortada bulunan elementin özelliklerine benzer. 5. Aşağıda atom numaraları verilen elementlerden hangisinin temel haldeki katman sayısı diğerlerininkinden fazladır? Yukarıda tarih boyunca elementleri sınıflandırmak için yapılan çalışmalar verilmiştir. Element Atom numarası A) X 2 Buna göre, yapılan çalışmaların dayandığı ilkeler aşağıdakilerin hangisinde doğru eşleştirilmiştir? B) Y 4 C) Z 7 A) 1a, 2b, 3c B) 1b, 2c, 3a C) 1c, 2b, 3a D) 1b, 2a, 3c E) 1c, 2a, 3b D) T 10 E) Q 12 60 ATOM ve PERİYODİK SİSTEM 6. 8O 10Ne 12Mg 19K 16S 18Ar 5B 20Ca Yukarıdaki tabloda bazı elementler ve proton sayıları verilmiştir. Buna göre, I. aynı periyotta, II. aynı grupta 9. I. 1A grubunda yalnızca metaller bulunur. II. 4A grubundaki elementler 4+ yüklü iyon oluşturabilirler. III. 8O elementi 7A grubundadır. IV. Bütün soygazların son katmanında 8 elektron vardır. V. 2A grubu elementlerine “alkali metaller” denir. Periyodik sistem ile ilgili yukarıdaki cümlelerden kaç tanesi doğrudur? olan elementler aşağıdakilerden hangisinde doğru olarak verilmiştir? I A) A) 1 B) 2 C) 3 D) 4 E) 5 II 8O – 10Ne 8O – 18Ar B) 12Mg – 16S 10Ne C) 16S – 18Ar 5B D) 8O – 5B 19K E) 12Mg – 18Ar – 18Ar – 10Ne – 20Ca 16S – 12Mg 7. 7N 8O 15P 16S Periyodik cetveldeki konumları yukarıdaki gibi olan elementler için, I. aynı blokta bulunma, II. ametal özellik gösterme, III. oda koşullarında katı halde bulunma özelliklerinden hangileri ortaktır? A) Yalnız I B) I ve II D) II ve III C) I ve III E) I, II ve III 10. 8. 13Al II. Metal özellik gösterir. III. 3+ yüklü iyonunun elektron dizilimi soygazlara benzer. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I Yukarıda Ar elementinin temel hal elektron dizilimi verilmiştir. Buna göre, elektron dizilimi dikkate alınarak Ar elementi için aşağıdakilerden hangisi bulunamaz? elementi ile ilgili, I. Son katmanında 3 elektron vardır. D) II ve III B) I ve II C) I ve III E) I, II ve III Ar : 2 j 8 j 8 A) Grup numarası B) Elektron sayısı C) Oluşturduğu bileşik sayısı D) Periyot numarası E) Element türü 61 Periyodik Özelliklerin Değişimi 189 191 Atom Yarıçapı Periyodik Tablo ✶ Atom yarıçapları angström (Å) birimi ile ifade edilir. (1 pm = 10 –12 m) Artar Azalır 1A Atomik yarıçap 1. Periyot : H 2. Periyot : Li 2A 3A 4A 5A 6A 7A 8A He 37 31 152 3. Periyot : Mg Na K 197 248 Ιn 215 Atom yarıçapı, aynı cins komşu iki atomun çekirdekleri arasındaki uzaklığın yarısıdır. Atom yarıçapları kovalent, metalik ve Van der Waals yarı çapları olarak izah edilir. 166 A) 11Na Na CΙ 110 As Se 120 Sb 145 99 103 98 Kr Br 117 114 Ι Te 143 b. Na 112 Xe 133 B) 3Li D) 1H C) 5B E) 4Be Çap sıralaması Na > Li > Be > B > H şeklindedir. Atom yarıçapı 70 Ar Çözüm 29 Örneğin; Li S 72 Ne 131 Aşağıdaki atomlardan hangisinin çapı en büyüktür? Yukarıdan aşağıya inildikçe katman sayısı artar ve atom yarıçapı büyür. a. 148 73 F Örnek 29 Soldan sağa doğru gidildikçe katman sayısı değişmez ancak etkin çekirdek yükü artacağından atom yarıçapı azalır. Grupta; 75 123 Sn Periyotta; 118 Ge 135 O N P 143 Ga Sr 77 Si 160 Ca Rb 85 AΙ 227 5. Periyot : C 112 186 4. Periyot : B Be Mg Na > Li Atom yarıçapı Na > Mg 62 ATOM ve PERİYODİK SİSTEM 192 194 İyon Yarıçapı Elektron veren bir atom ya da iyonun çekirdek yükü değişmez ancak elektron başına düşen çekim gücü artacağından yarıçap küçülür. 12Mg = 2 8 2+ 12 Mg = 2 8 Elektron alan bir atom ya da iyonun çekirdek yükü değişmez ancak elektron başına düşen çekim gücü azalacağından yarıçap büyür. 1. katman 2. katman 3. katman 2 8 2 2 1. katman 2. katman 2 8 7N = 2e 5e 1. katman 2 2. katman 5 3– = 2e 8e 1. katman 2 2. katman 8 7N Katman sayısı katyonda (Mg2+) daha az olduğundan yarıçap daha küçüktür. (Mg2+ < Mg) Katman sayısı aynıdır, ancak elektron alındığında elektron başına düşen çekim gücü azalacağından anyonun (N3–) yarıçapı nötr atomun (N) yarıçapından büyüktür. (N3– > N) animasyon Örnek 30 Aşağıda verilen iyon-nötr atom çap karşılaştırmalarından hangisi doğrudur? – A) Na+ > Na B) F > F – D) Cl > Cl C) Be2+ > Be E) O > O2– Örnek 31 X: 2. periyodun 7. elementi Y: 3. periyodun 6. elementi Z: 3. periyodun 7. elementi Yukarıda verilen X, Y ve Z elementlerinin atom yarıçaplarının karşılaştırılması aşağıdakilerin hangisinde doğru verilmiştir? A) X > Y > Z Çözüm 30 Bir atom elektron aldığında çap büyür, elektron verdiğinde ise çap küçülür. B) X > Z > Y D) Y > X > Z C) Y > Z > X E) Z > Y > X Çözüm 31 – F >F • X, 2. periyodun 7. elementi olduğuna göre, atom numarası 9 olan 7A grubu elementidir. • Y, 3. periyodun 6. elementi olduğuna göre, atom numarası 16 olan 6A grubu elementidir. • Z, 3. periyodun 7. elementi olduğuna göre, atom numarası 17 olan 7A grubu elementidir. Aynı periyotta soldan sağa doğru atom yarıçapı azalır. Y>Z Aynı periyotta yukarıdan aşağı doğru yarıçap artar. Z>X 63 195 196 İyonlaşma Enerjisi Gaz halindeki izole bir atomdan bir elektron koparabilmek için mol başına verilmesi gereken enerjiye 1. iyonlaşma enerjisi denir. Elektronu kopmuş pozitif yüklü iyondan tekrar bir elektron koparmak zorlaşacağından bir sonraki iyonlaşma enerjisi, daima bir önceki iyonlaşma enerjisinden daha büyüktür. Birimi kj . mol –1 dir. X(gaz) + İ . E1 → + X (gaz) + e– İ.E1 : 1. iyonlaşma enerjisi Bir atomda proton sayısı kadar iyonlaşma enerjisi değeri vardır. Na atomunun toplam iyonlaşma enerjisi değeri 11 dir. (İE1 < İE2 < İE3 < İE4 < ....) + O(gaz) → O(gaz) + e– + + O(gaz) → O2(gaz) + e– n tane elektronu uzaklaştırılmış bir elektron daha koparabilmek için gereken enerjiye (n + 1). iyonlaşma enerjisi denir +n X(gaz) + İ . En+1 → n+ 1 X: X (gaz) + e– İ.E(n+1) : (n + 1). iyonlaşma enerjisi İE2 = 3388 kJ . mol –1 Bir atomun iyonlaşma enerjileri arasındaki farktan yararlanarak A grupları için grup numarası belirlenebilir. İyonlaşma enerjileri arasındaki fark en az 3,5 kat olmalıdır. +n X(gaz) iyonundan İE1 = 1314 kJ . mol–1 İE1 İE2 126 287 1980 4100 İE3 İE4 İ . E5 – Bu atomun atom no 4 ve grup no 2A dır. video Periyodik çizelgede, bir grupta yukarıdan aşağıya doğru atom yarıçapı artacağından genellikle iyonlaşma enerjisi azalır. 2.5 Periyot boyunca soldan sağa doğru atom yarıçapı azalacağından genellikle iyonlaşma enerjisi artar. 2.0 1. iyonlaşma enerjilerinin periyot boyunca değişimi 0.5 İyonlaşma Enerjisi 3.0 He Ne Ar 1.5 Kr Xe 1.0 Li 1A < 3A < 2A < 4A < 6A < 5A < 7A < 8A 0 0 şeklindedir. Rb Na K 10 20 30 Cs 40 50 60 Atom numarası Azalır İyonlaşma Enerjisi Artar soru 64 ATOM ve PERİYODİK SİSTEM 197 Örnek 32 1.İ.E 198 Çözüm 32 (kj . mol–1) 2. Periyotta X; 7A, Y; 8A, Y 3. Periyotta Z; 1A, T; 2A, M; 3A ve R; 4A grubundadır. • 2A ve 8A nın son katmanları tam doludur. X Z • Z’nin periyodu büyük ve grubu küçük olduğundan atom yarıçapı en büyüktür. R T M • Periyodu ve grubu büyük olan R elementinin atom numarası en büyüktür. Atom Numarası Yukarıda 1. iyonlaşma enerjisi - atom numarası ilişkisi verilen 2. ve 3. periyot elementleriyle ilgili, I. Y ve Z nin son katmanları tam doludur. II. Atom yarıçapı en büyük Z elementidir. III. Atom numarası en büyük R elementidir. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II E) II ve III Elektron İlgisi Gaz haldeki izole bir atomun bir elektron alması sırasındaki enerji değişimine elektron ilgisi denir. Periyodik çizelgede elektron ilgisi genellikle; • Soldan sağa artar • Yukarıdan aşağıya azalır – F(g) + e– → F(gaz) + 333 kj . mol–1 – O(g) + e– → O(gaz) + 298 kj . mol–1 Açığa çıkan enerji florda daha fazla olduğundan florun elektron ilgisi oksijenin elektron ilgisinden daha fazladır. Azalır Elektron İlgisi Artar 65 Elektron İlgisi İyonlaşma Enerjisi Metal Yok Düşük Ametal Yüksek Yüksek Soygaz Yok Yüksek 199 Örnek 33 Örnek 34 Periyodik cetvelde yer alan 7N (Azot), 8O (Oksijen) ve 9F (Flor) elementlerinin elektron ilgilerinin karşılaştırılması aşağıdakilerin hangisinde doğru verilmiştir? X(g) + e– → X–(g) + Q1 A) N > F > O Z(g) + e– → Z–(g) + Q3 B) F > O > N D) F > N > O C) N > O > F 201 Y(g) + e– → Y–(g) + Q2 Yukarıda verilen olaylarda açığa çıkan enerjiler arasındaki ilişki Q1 > Q2 > Q3 şeklindedir. E) O > F > N Buna göre, X, Y ve Z atomlarının elektron ilgileri arasındaki ilişki nasıldır? Çözüm 33 A) X > Y > Z 7 N 8 O 9 B) Y > Z > X D) Z > Y > X C) Y > X > Z E) X > Z > Y F Aynı periyotta yer alan bu üç elementin elektron ilgileri soldan sağa doğru artar. Elektron ilgilerinin karşılaştırılması F > O > N şeklindedir. Çözüm 34 Açığa çıkan enerji ne kadar fazlaysa elektron ilgisi o kadar büyüktür. Dolayısıyla bu atomların elektron ilgileri arasındaki ilişki X > Y > Z şeklindedir. Elektronegatiflik Bir moleküldeki atomların bağ elektronlarını çekme eğilimini gösteren sayısal büyüklüğe • Soldan sağa artar • Yukarıdan aşağıya azalır elektronegatiflik denir. Periyodik tabloda atom çapının küçüldüğü yönlerde elektronegatiflik artar. Soygazların elektronegatifliği yoktur. Linus Pauling’e göre elektronegatiflik değerleri 0 ile 4 arasındaki rakamlarla gösterilmiştir. Farklı atomlar arasında oluşan bağın elektronları elektronegatifliği yüksek atom tarafından daha çok çekilir. Bu nedenle elektronegatifliği yüksek atom kısmen negatif yüklü olur. Hδ+ → CIδ– Azalır Periyodik çizelgede elektron ilgisi genellikle; Artar 66 H CI ATOM ve PERİYODİK SİSTEM 202 204 Örnek 35 Çözüm 35 Elektronegativite 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Na Mg AI Si P S CI Ar Periyotta 11Na den 18Ar gidildikçe elektronegatiflik ar- tar. Ancak Ar nin elektronegatifliği yoktur. Atom Şekildeki grafik 3. periyot elementlerinin elektronegatiflik değerlerinin değişimini göstermektedir. Buna göre, I. Atom numarası arttıkça (aynı periyotta) elektronega tiflik artar. II. Si nin elektronegatifliği CI ninkinden küçüktür. III. Ar nin elektronegatifliği yoktur. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I B) Yalnız II D) I ve III C) I ve II E) I, II ve III Metalik ve Ametalik Özellikler Örnek 36 Elektron verme özelliğine elektropozitiflik, elektron alma eğilimine de elektronegatiflik denir. Elektron verme özelliği metalik , elektron alma özelliği ametalik özelliktir. Periyodik tabloda metalik ve ametalik özellik değişimi şöyle özetlenebilir. 3Li 7N 9F 11Na 16S 17Cl Yukarıdaki tabloda bazı elementler ve proton sayıları verilmiştir. Buna göre, I. Metalik özelliği en fazla Ametalik özellik artar II.Ametalik özelliği en fazla olan elementleri yazınız. Metalik özellik artar Ametalik özellik artar Metalik özellik artar 67 Çözüm 36 Metalik özelliği en fazla olan 11Na atomu, ametalik özelliği en fazla olan 9F atomudur. 205 206 Periyodik çizelgede değişen özellikler şöyle özetlenebilir: Soldan sağa Yukarıdan Aşağıya ✶ Atom çapı genellikle azalır. ✶ Atom çapı artar. ✶ İyonlaşma enerjisi genellikle artar. ✶ İyonlaşma enerjisi azalır. ✶ Elektron ilgisi genellikle artar. ✶ Elektron ilgisi genellikle azalır. ✶Elektronegatiflik genellikle artar. ✶Elektronegatiflik azalır. ✶ Ametalik aktiflik artar. ✶ Ametalik aktiflik azalır. ✶ Metalik aktiflik azalır. ✶ Metalik aktiflik artar. ✶ Oksitinin asidik karakteri artar. ✶ Oksitinin asidik karakteri azalır. ✶ Değerlik elektron sayısı genellikle artar. ✶ Değerlik elektron sayısı değişmez. Belirtilen yönlerde değişen periyodik özellikleri yazalım. Atom çapı azalır. İyonlaşma enerjisi artar. Elektron ilgisi artar. Ametalik aktiflik artar. Genellikle 8A 1A 1 2 3 4 5 6 7 2 1 H He 2A 3A 4A 6A 6A 3 4 Li Be 5 6 7 8 9 10 B C N O F Ne 13 14 15 16 17 18 AI Si P S CI Ar 11 12 Na Mg 3B 4B 5B 6B 8B 7B 1B 2B 7A 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 K Ca Sc Ti V Cr Mn Fe Co Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd 47 Ag 48 49 50 51 52 53 54 Cd In Sn Sb Te I Xe 55 56 57 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 Cs Ba La Hf Ta W Re Os Ir Pt Au Hg TI Pb Bi Po At Rn 118 87 88 89 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 Fr Ra Ac Rf Ha Sg Bh Hs Mt Ds Uuu Cn Uut Fl Uup Lv Uus Uuo Atom çapı artar. 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 Ce Pr Nd Pm Sm Eu Gd Tb Dy Ho Er Tm Yb Lu İyonlaşma enerjisi azalır. 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 Th Pa U Np Pu Am Cm Bk Cf Es Fm Md No Lr Metalik aktiflik artar. Elektronegatiflik azalır. animasyon 68 207 1. 216 4. –X –X + –X – ATOM ve PERİYODİK SİSTEM Konu Değerlendirme Testi - 3 1. iyonlaşma enerjisi (kj/mol) Ne 2000 Yukarıda aynı elementin atom ve iyonları verilmiştir. Buna göre, 1500 1000 500 I. Atom çapı II. Elektron sayısı III. Proton sayısı niceliklerinden hangileri arasındaki ilişki – + X > X > X şeklindedir? Yukarıda 2. periyot elementlerinin 1. iyonlaşma enerjisi - atom numarası grafiği verilmiştir. A) Yalnız I Grafiğe göre, aynı periyottaki elementler için 3 4 5 6 7 8 9 1011 Atom numarası B) Yalnız III D) II ve III C) I ve II E) I, II ve III 2. Aynı periyotta oldukları bilinen X, Y ve Z ana I.Soygazın 1. iyonlaşma enerjisi diğerlerininkinden daha büyüktür. II. Atom numarası arttıkça 1. iyonlaşma enerjisi düzenli olarak artar. III. Aynı grupta aşağıya doğru iyonlaşma enerjileri artar. yargılarından hangileri doğrudur? grup elementleri ile ilgili, – X in atom numarası en büyüktür. – Y nin atom çapı Z ninkinden küçüktür. bilgileri veriliyor. Buna göre, A) Yalnız I I. Soldan sağa doğru Z, Y, X şeklinde sıralanırlar. II. Son katmanındaki elektron sayısı en az olan Z dir. III. En büyük baş kuantum sayıları aynıdır. yargılarından hangileri doğrudur? A) Yalnız I 3. B) I ve II D) II ve III D) II ve III C) I ve III E) I, II ve III E) I, II ve III Element Proton sayısı Elektron sayısı X 9 10 Y 12 10 Z 16 18 5. Aynı periyotta oldukları bilinen X, Y ve Z ana grup elementleri ile ilgili, Yukarıdaki tabloda X, Y ve Z taneciklerinin proton ve elektron sayıları verilmiştir. Buna göre, B) I ve II C) I ve III Li I. İyon çapları arasındaki ilişki, Z > X > Y şeklindedir. – X in atom numarası diğerlerininkinden fazladır. – Y nin atom çapı Z ninkinden fazladır. bilgileri veriliyor. Buna göre, iyonlaşma enerjileri arasındaki ilişki, II. Son katmanlarındaki elektron sayıları eşittir. I. X > Z > Y, III. Nötr hallerinin atom çapları arasındaki ilişki Z > Y > X şeklindedir. II. X > Y > Z, III. Z > Y > X yargılarından hangileri doğrudur? durumlarından hangileri olabilir? A) Yalnız I D) II ve III B) I ve II C) I ve III E) I, II ve III A) Yalnız I 69 D) I ve III B) Yalnız II C) I ve II E) II ve III 6. Aynı periyotta oldukları bilinen X, Y ve Z atom- 9. 3. periyottaki elementler için çizilen aşağıdaki grafiklerden hangisi doğrudur? ları ile ilgili, – X in 1. iyonlaşma enerjisi en düşük, – Y nin elektron ilgisi en fazla, – Z nin atom çapı X inkinden küçük, Y ninkinden büyük A) bilgileri veriliyor. Buna göre, X, Y ve Z atomlarının soldan sağa doğru sıralanışı aşağıdakilerin hangisindeki gibidir? B) X, Z, Y A) X, Y, Z D) Y, X, Z 7. C) C) Y, Z, X Son katmandaki elektron sayısı 2,5 Y 1,8 E) Yukarıdaki tabloda X ve Y ana grup elementlerinin elektronegatiflik değerleri verilmiştir. Buna göre, Atom numarası Elektron ilgisi I. periyot numarası, II. atom numarası, III. iyonlaşma enerjisi değerlerinden hangileri arasındaki ilişki X > Y olabilir? B) Yalnız III D) II ve III 8. Atom kütlesi Atom numarası C) I ve II E) I, II ve III 1 10. 2 Periyodik sistemde aynı grup ve aynı periyottaki değişimi gösterecek şekilde, I. 1 yönünde artan, II. 2 yönünde azalan D) Atom numarası Atom çapı E) Z, Y, X X A) Yalnız I İyonlaşma enerjisi Atom numarası Element Elektronegatiflik B) Elektron ilgisi Element Elektronegatiflik X 2,5 Y 1,8 Yukarıdaki tabloda X ve Y, A grubu elementlerinin elektronegatiflik değerleri verilmiştir. Buna göre, özellikler aşağıdakilerden hangisinde doğru olarak verilmiştir? I.Aynı periyotta iseler daha büyüktür. II. Aynı grupta iseler Y nin atom çapı daha büyüktür. III. Aynı grupta iseler daha büyüktür. yargılarından hangileri doğrudur? I II A) Son katmandaki elektron sayısı Atom numarası B) Metalik özellik Atom kütlesi C) Ametalik özellik Elektron ilgisi D) Atom çapı İyonlaşma enerjisi A) Yalnız I E) Atom numarası Metalik özellik 70 D) II ve III X in atom numarası X in iyonlaşma enerjisi B) I ve II C) I ve III E) I, II ve III Benim Sayfam 71